Table Of ContentСодержание
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Отиздательства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Глава 1. Трехмерная графика — виртуальное представление
реального мира. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Пространственноевидениеидругиеособенностисозданиятрехмерногопространства. . . .8
Сфераиспользования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Ориентациявтрехмерномпространстве.Объекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Отображениеисоставныечастиобъектов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Аксонометрияиперспектива . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Видымоделирования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Цветовыесхемыиформатывыходныхфайлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Принципыкомпозиции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Управлениецветом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Фотореалистичная3D-графика,некоторыеприемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Свойстватекстурныхкарт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Отражающаяспособностьповерхностей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Прозрачностьипреломление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Библиотекиматериалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Реалистичныетекстуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Рольосвещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Освещениетрехмерныхсцен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Способыосвещенияпространства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Общиепринципыфотореалистичности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Интерьерноепроектированиеивизуализация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Этапысозданиявиртуальногоинтерьера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Стилевыенаправлениявинтерьере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Характерныеособенностисовременныхинтерьеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Практическоеприменение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Глава 2. Моделирование предметов интерьера. . . . . . . . . . . . . . 73
Интерфейсинастройки3dsMax2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Системныетребования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Выборграфическогодрайвера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Главноеменю . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Панелиинструментов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Командныепанели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Строкасостояния. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Средствауправленияанимациейилинейкатреков . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
ПоляMAXScriptистрокаподсказок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Обозревательсцены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Подготовкаксозданиюсцены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Моделированиенаосновепримитивов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Созданиеиредактированиепримитивов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Практическийпример . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Созданиепола,потолка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Сплайныиприменениемодификаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Моделированиестенсплайномсприменениеммодификатора . . . . . . . . . . . .108
Моделированиеторшера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4 Содержание
Основыполигональногомоделирования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
ОбъектыEditablePoly(Редактируемыйполигон)иEditableMesh
(Редактируемаясетка) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Доработкамоделистенспомощьюпростогополигональногомоделирования. . . . .139
Примитивыкакосновадлясозданияполигональныхобъектов . . . . . . . . . . . .152
Дваспособасозданиякомнатногорастения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Моделированиедомашнегокинотеатра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Лестницавинтерьере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Моделированиесиспользованиемсоставныхобъектов . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Моделированиепотолочныхкарнизовидверейспомощьюопорныхсечений
имодификаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Редактированиеперекрытиясиспользованиембулевыхопераций . . . . . . . . . .192
Глава 3.Сглаживание полигональных объектов и усложненное
моделирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Сглаживаниепростыхполигональныхобъектов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Сглаживаниемоделиторшера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Сглаживаниесложныхобъектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Моделированиедивана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Моделированиекреслаистоладлякабинета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
Моделированиедополнительныхпредметовинтерьера. . . . . . . . . . . . . . . . 258
Моделимебелидлявторогоуровняпомещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Глава 4. Создание материалов и текстурирование моделей . . . . . . . 270
Использованиематериалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Редакторматериалов:интерфейсипараметры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
Созданиематериаловиихсвойства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Назначениетекстур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
Подготовкаматериаловикарттекстур. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Первыематериалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
ИспользованиематериаловтипаArchitectural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Материалыдлямоделейторшераисветильникасабажуром. . . . . . . . . . . . .299
Имитациязеркальныхповерхностей,стеклаипластика. . . . . . . . . . . . . . . . 305
Продолжениетекстурирования:многокомпонентныематериалы . . . . . . . . . . .308
Материалыдляаквариума,границаразделадвухсред. . . . . . . . . . . . . . . . 317
Кристаллыдлялюстры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Светильник-кашпо—сборкаиматериалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
Материалыдлясложныхобъектов,текстурныеразвертки . . . . . . . . . . . . . . . . 335
Точноепозиционированиетекстурныхкартнамодели . . . . . . . . . . . . . . . . 335
СозданиетекстурнойразверткиспомощьюUnwrapUVWдлямодели
кожаногоблокнота. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Материалыдлямоделикровати . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
Текстурированиедиванаикресла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Материалыдляпрочихобъектов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
МатериалыMentalRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Основныематериалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Заменаматериаловосновнойсцены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
НастройкиматериалаArch&Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
Стеклоидругиепреломляющиематериалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
МатериалымодуляVRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
БазовыематериалыVRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
Подготовкаматериаловдлясцены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
Глава 5. Сборка и визуализация сцен интерьера . . . . . . . . . . . . 392
Сборкавсехкомпонентоввобщуюсцену . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
Камерыивиртуальнаясъемкасцены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
Установкиипараметрыкамервпрограмме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
Включениекамервсцену . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
Содержание 5
Освещениеинастройкаисточниковсвета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
Физическоепредставлениесвета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
Видыисточниковосвещенияв3dsMax2008. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
Освещениепоумолчанию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
Стандартныеосветители. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
Фотометрическиеисточникиосвещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412
ИсточникиосвещенияMentalRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
Параметрынастройкиосветителей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
Установкаисточниковсветавсцену . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
Отбрасываниетеней. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
Алгоритмырасчетаосвещенности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
Подготовкасценыкустановкеосветителей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
Стандартноеосвещениесцены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
ОсвещениеметодомRadiosity(Переносизлучения) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
ОсвещениеспомощьюмодуляMentalRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
ВизуализациясиспользованиеммодуляVRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
ИсточникиосвещенияVRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
ТениVRay. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449
КамерыVRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
ВизуализациясценыспомощьюVRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
Настройкадневногосветадлясценыинтерьера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
НастройкапараметроввизуализацииVRay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457
Эффектывизуализации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
Оптическиеэффектыпостобработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
Атмосферныеэффекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
Дополнительныевозможностивизуализации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
Приложение А. Моделирование объектов из ткани при помощи
модуля Reactor (Реактор) и модификатора Cloth (Ткань) . . . . . . . 484
СозданиескатертинаосновеNURBS-поверхности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
Моделированиекруглойскатерти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492
СозданиемоделисиспользованиеммодификатораCloth(Ткань). . . . . . . . . . . . .494
Предисловие
Уважаемый читатель! Книга, которую вы держите в руках, имеет отношение
и к трехмерной графике, и к дизайну интерьеров. Возможно, вы уже обратили
вниманиенаобложкуэтойкнигиицветнуювкладку.Разве уваснепоявилось
желания научиться создавать такие же или еще лучшие виртуальные интерье-
ры? Если да, то эта книга, несомненно, для вас. Содержащиеся в ней сведения
носятсугубоприкладнойхарактерипризваныпомочьначинающимархитекто-
рам,дизайнерамипростоувлеченным3D-проектированиемлюдямосвоитьмо-
делирование интерьеров в 3ds Max. Но эта книга не только для новичков. Она
пригодится и тем, кто уже имеет опыт работы с трехмерной графикой и зани-
мался визуализацией, так как одна из основных тем книги — аспекты фотореа-
листичности создаваемых на компьютере интерьеров.
Моделированиеивизуализацияинтерьеров—этото,счегостоитначатьизуче-
ние трехмерной графики, ведь интерьер является неотъемлемой частью жизни
человека. Намного проще изобразить в программе трехмерного проектирования
хорошо знакомые предметы. Такой подход облегчает освоение приемов модели-
рования,созданияматериаловиосвещениятрехмерныхсцен.Вместесэтим,реа-
листично создать в 3ds Max сложный интерьер, например в стиле барокко, с ис-
пользованиемэлементовлепнинывесьмаивесьманепросто.Взглядзрителялег-
ко сможет уловить несоответствия компьютерной графики и реальности. Поэто-
му в этой области трехмерной графики совершенствоваться можно бесконечно.
Основнаятемаэтойкниги—созданиепроектаинтерьеракактрехмернойсцены
3ds Max 2008 с последующей визуализацией для получения эскизов будущего
помещения. Рассмотрена работа в нескольких модулях визуализации, включая
VRay и встроенный в 3ds Max Mental Ray. Очень сложно в небольшой книге
описать все возможности программы 3ds Max, но благодаря отзывам и пожела-
ниям читателей предыдущих изданий содержание было существенно оптими-
зировано и дополнено описанием некоторых тонкостей фотореалистичной ви-
зуализации виртуальных помещений, а также практических приемов сложного
моделирования, работы с текстурами и освещением.
Заканчивая предисловие, автор хотел бы выразить благодарность за неоцени-
муюпомощьприсозданииэтойкнигиталантливомудизайнеруНадеждеНики-
тиной ([email protected]), профессионалу в области компьютерной графики
и просто хорошему человеку Абидинову Артуру за идеи, а также технологии
моделирования и визуализации, участникам форума www.Eol3D.com за конст-
руктивную критику и обмен информацией.
Связаться с автором можно по адресу [email protected].
От издательства
Ваши замечания, предложения и вопросы отправляйте по адресу электронной
почты [email protected] (издательство «Питер», компьютерная редакция). Мы
будем рады узнать ваше мнение! Подробную информацию о наших книгах вы
найдете на веб-сайте издательства: www.piter.com.
Глава 1
—
Трехмерная графика
виртуальное представление
реального мира
8 Глава 1. Трехмерная графика — виртуальное представление мира
Пространственное видение и другие
особенности создания трехмерного
пространства
Внастоящеевремя,наверное,каждыйчеловексогласитсястем,чтокомпьютер
прочновошелвнашужизньнарядусдругимицифровымисистемами,призван-
ными улучшить условия существования и добавить комфорта в повседневную
обыденность.Новотличиеотбытовойэлектроники,котораяслужитдлякакой-то
определеннойцелииспомощьюкоторойсложночто-либосоздать,компьютермо-
жетвыступатьвкачествеинструментапроизводственныхитворческихпроцес-
сов. В частности большое развитие на сегодняшний момент получила компью-
терная графика.
Впервые для создания графических образов компьютерная техника была при-
менена в 50-х годах прошлого века. Хотя в то время она использовалась лишь
для работы в системах автоматизированного проектирования, и ни о каком ху-
дожественном применении речь пока не шла. Однако с развитием компьютер-
ныхсистемпоявиласьвозможностьиспользоватькомпьютерывкино-ивидео-
индустрии.Нарядусплоскостной2D-графикой(2D—двумерный)развивалась
трехмерная,котораядавалавозможностьпроектироватьвиртуальноепростран-
ствовтрехизмерениях.Насегодняшнийденьсуществуетмножествохудожест-
венных работ, созданных с применением трехмерной графики, которые позво-
ляютотброситьвсяческиесомненияотносительнотого,чтотрехмернаяграфика
относится к определенному виду цифрового искусства. Инструментом созда-
ния его, безусловно, является компьютер. И как следствие, одна из основных
задач трехмерной графики — как можно реалистичнее передать виртуальную
действительность. Даже если зритель наблюдает совершенно фантастическую
неподвижную или анимационную сцену, необходимо заставить его поверить
в то, что такой мир может существовать. Это предполагает использование фор-
мы, движений, цветовых сочетаний и схем освещенности сцены, максимально
приближенных к реалистичным, что зачастую требует солидных вычислитель-
ныхресурсов.Надосказать,чтосовременныекомпьютеры(какпрофессиональ-
ные графические системы, так и мощные персональные мультимедийные стан-
ции)успешносправляютсясэтойзадачейвотличиеотдомашнихкомпьютеров
предыдущих лет, на которых достаточно сложно было создавать трехмерную
графику в том виде, который на данный момент представлен в различных сфе-
рах цифрового искусства.
Сфера использования
Внашиднирасшириласьиобластьприменениятрехмернойграфики—отани-
мационныхфильмовирекламыдокомпьютерныхигринаучно-исследователь-
скихразработок.Сейчаспрактическилюбойпользовательможетувидетьвели-
колепную трехмерную графику в реальном времени на своем компьютере. Пол-
нометражныеанимационныефильмыисценысоспецэффектамивхудожествен-
ных лентах, множество игр с визуализацией по ходу действия (и это далеко не
Пространственное видение 9
полный перечень) — могут быть созданы с использованием компьютерной
3D-графики (от англ. 3 Dimensional — трехмерный). В связи с этим все больше
людей стремятся овладеть навыками трехмерного моделирования и анимации.
Широкое применение трехмерная графика нашла на телевидении. С ее помо-
щью можно оформить студию и создать декорации, не прибегая к бутафории.
Достаточно снять сцену на нейтральном фоне, с помощью компьютера нало-
жить на этот фон виртуальные декорации и менять элементы сцен в режиме
реального времени. Таким способом можно сотворить совершенно фантасти-
ческую атмосферу, повысив зрелищность телепрограмм. Данная технология на-
зываетсясовмещениемкомпьютернойграфикисрирпроекционнымфоном.Тер-
мин рирпроекционный фон означает как сцены реальной видеосъемки с объекта-
ми внешней среды, так и фон нейтрального цвета. Одним из примеров исполь-
зования таких технологий является увеличение количества объектов с помо-
щью компьютера в художественных фильмах. Небольшое количество объектов
снимают реальной камерой на нейтральном зеленом или синем фоне, а затем
с помощью компьютера и специального программного обеспечения производят
замену фона и увеличивают количество объектов до нужного числа. Точно та-
кимжеспособомможноработатьсгруппамилюдей,увеличиваяихдонужного
количестваипридаваякаждойгруппесвоиотличительныесвойства,хотявра-
ботесдвигающимисяперсонажамисуществуютсвоисложностииособенности.
Рекламные ролики, созданные с применением трехмерной графики, поражают
разнообразием спецэффектов и дают понять, насколько неограниченные воз-
можности способна предоставить компьютерная графика в создании виртуаль-
нойокружающейсреды.Сеепомощьюможносоздатьперсонаж,вымышленный
или реально существующий, наделить особыми свойствами объекты, сымити-
роватькосмическиебои.Частоприсозданиианимационныхроликовиспользу-
ется такая интересная возможность виртуальной трехмерной среды, как мор-
финг(morfing).Однаизегоразновидностей—технологиярастяженияисжатия
трехмерных объектов. Именно она позволяет осуществить визуальное измене-
ние формы и размера объекта анимационной сцены так, что при всей «утриро-
ванности» оно будет казаться естественным. Преобразование одного объекта
вдругойтакжеотноситсякодномуизвидовморфинга.Достаточнопрограммы
для работы с трехмерной графикой и морфинг-редактора.
В современных системах автоматизированного проектирования давно и повсе-
местно используются трехмерные объекты, смоделированные в программах
управления виртуальным пространством. Например, для изготовления скульп-
туры сложной формы применяется технология создания виртуального трех-
мерного объекта с последующим разбиением компьютерной модели на части,
а затем изготовление отдельных частей промышленным способом и сборка из
этих частей скульптуры. Еще одна технология создания сложных промышлен-
ных объектов, в которой используются возможности 3D-графики, — стереоли-
тография. В программе трехмерного моделирования создается нужная модель,
которая затем посредством пакета автоматизированного проектирования пре-
образуется в специальный файл. В нем содержатся координаты объекта и ко-
мандыуправленияагрегатом,состоящимизпрямоугольногоконтейнерасжид-
ким пластиком и двух лазерных установок, направленных на него с разных
10 Глава 1. Трехмерная графика — виртуальное представление мира
сторон под углом 90(cid:2) (рис. 1.1.). Учитывая данные файла с координатами объ-
екта,лазерныеустановкипередвигаютсяповертикалиигоризонталиинапере-
сечении их лучей пластик застывает. Таким образом можно получить полую
форму или монолитный объект из пластика, соответствующий трехмерной мо-
дели, созданной ранее.
Рис.1.1.Созданиемоделистереолитографическимспособом
Нелишним будет отметить еще одну возможность трехмерной графики — со-
вмещение объектов, созданных в средах объемного моделирования, с фоном
(егорольможетиграть,кпримеру,фотография)иприведениеодноговсоответ-
ствие другому. Она широко используется в одной из разновидностей архитек-
турных визуализаций. Такое совмещение дает возможность увидеть спроекти-
рованноезданиевпредполагаемомместезадолгодотого,какэтозданиеначнут
строить.
Трехмерная графика в настоящее время облегчает взаимодействие человека
с компьютером путем применения специальных интерфейсов.
Наряду с приемами построения статичных изображений существуют техноло-
гии визуализации (rendering) и обработки виртуальных сцен в движении. Од-
ной из них является визуализация в реальном времени. Данные технологии
применяются в 3D-играх, а также для создания тренажеров и симуляторов, ис-
пользуемыхкосмонавтами,пилотамиивоеннымидляимитацииразличныхси-
туаций, которые могут возникнуть при управлении техникой в реальной жизни.
В режиме реального времени строятся модели погодных условий и катаклиз-
мов. При условии определения изменений корректной математической моде-
лью можно предсказывать развитие событий и предупреждать стихийные бед-
ствия.
Нельзянеотметить,чтотрехмернаяграфиканашласвоеприменениеивИнтерне-
те.СпоявлениемредакторовобъемнойграфикииспециальнойтехнологииVRML
